[发明专利]作为电机中用于蓄积潜热的元件的PCM蜡混合物

说明书

本发明涉及包含至少两种属于相变材料(PCM)类的蜡的混合物的组合物作为用于优选用于汽车用途的电机中蓄积潜热的元件的用途。在一个实施方式中，该组合物盛装于优选汽车用电机的中空冷却夹套内。本发明还涉及用于生产盛装所述组合物的中空冷却夹套的方法和用于冷却包括使用所述冷却夹套的电机的方法。

技术领域

本发明涉及包含至少两种属于相变材料(PCM)类的蜡的混合物的组合物作为用于优选用于汽车的电机中蓄积潜热的元件(element，组分)的用途，以及用于生产盛装所述组合物的中空冷却夹套(casing)的方法和用于冷却包括使用所述中空冷却夹套的电机的方法。

背景技术

近年来，在交通行业，特别是汽车用途的可持续交通行业，越来越需要提供高性能的电动车辆。

获得高性能的需求对车辆的电力牵引单元会产生高应力，因为在此类应用中，电动机通常会受到性能不平衡的影响，这会导致机器的温度曲线产生非常不规则的模式(pattern)，这种模式的特征在于加热和冷却都快速瞬变。

因此，在这种情况下，电动机也需要采用特定的冷却系统才能蓄积产生的多余热量，尽管运行中存在明显的温度差异，但仍让人想起那些用于内燃机(吸热发动机)的冷却系统。

因此，该行业对提供能够管理高性能电动汽车温度曲线中不规则模式从而避免性能下降、故障或失效的系统的需求不断增长。

例如，在已知的系统中，通常由铝制成的金属外壳会放置于电机的定子周围并由液体冷却导管从内部穿过。这种液体冷却系统当然适用于吸热发动机，其中温度瞬变通常非常缓慢，但几乎并不适合调节电机温度，例如，高性能汽车应用，在这种高性能汽车应用中如前所述，温度瞬变通常很短且非常迅速，并且其特征在于主峰和波动。

此外，在电机周围设置循环制冷剂液体的通道会带来与尺寸、安全性和消耗/排放相关的问题，这也是市场要求越来越多限制它们的原因。

因此已经设计的替代解决方案可以实现有效热量积聚(热蓄积)而因此实现良好温度调节，同时与电动机所需的机械特性相容。

在主要类型的热蓄积中——显热、潜热和热化学——潜热蓄积被证明是特别令人感兴趣的，因为它能够在近等温条件下提供高存储密度。

潜热储存是基于材料经历从固体到液体或从液体到气体的相变(反之亦然)时吸收或释放的热量，而温度没有显著变化，即几乎等温。这种材料通常被定义为相变材料(PCM)。PCM是天然来源或合成的有机或无机物质，通常用于固态-液态相变期间蓄积和/或释放热能，反之亦然，因此不仅利用了它们的显热容量，也利用了他它们的潜热容量。

PCM基本上分为三类：金属，如例如，铯、铟或镓，无机盐，如六水合氯化钙、六水合氯化镁或硝酸钾，或包括脂肪酸和石蜡的有机化合物。

在机器(电动或其他)的情况下最广泛使用的是有机相变材料，特别是石蜡，因为其他类型不适合，分别是由于过高的分子量和由此的高活化温度(金属)以及与该行业常用材料(无机盐)的稳定性和相容性差。

PCM石蜡具有许多优点，主要与它们的高稳定性、低密度、与通常用于生产机器(电动和非电动)的材料的相容性及其低成本有关。然而，一个主要缺点是它们的低热导率，以及与这些材料在液相中粘度有关的问题，当盛装于机械装置内时可能会导致泄漏和困难。与使用PCM蜡相关的另一个缺点与此类材料的长期行为有关，即在一定数量的固化和熔化循环之后，这在许多情况下会损害其性能。

另一个巨大的困难在于确保所使用的PCM物质的过渡区与所关注的系统的工作温度范围相交，这不仅可能因不同类型的机器而不同，而且即使对于同一台机器，在使用过程中也可能会有所不同。

尽管如此，这些材料对于各种技术应用而言都是令人感兴趣且有前景的，不仅因为它们能够有效储存热能，而且因为在特定温度范围内发生的相变期间，它们能够使系统温度保持不变。